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COLOCACION DEL REFUERZO

EN ESTRUCTURAS DE

CONCRETO REFORZADO

LAS ESTRUCTURAS SE COMPORTAN DE ACUERDO A

COMO SE CONSTRUYEN Y NO A COMO SE DISEÑAN

Los proyectistas estructurales no siempre tienen la

suficiente experiencia práctica en terreno como para

desarrollar documentos de construcción (planos y

especificaciones) que reflejen adecuadamente los

requerimientos de una obra.

La inspección se realiza con el objeto de

asegurar un trabajo satisfactorio, de acuerdo

con los planos de diseño y las especificaciones

correspondientes.

El comportamiento adecuado de la estructura

depende de que la construcción represente

correctamente al diseño y cumpla con los

requisitos definidos por el calculista, dentro de

las tolerancias permitidas.

Como ejemplo consideremos una

columna de hormigón de 350 x 350 mm

(fig. 7) reforzada con 4 barras de 25 mm,

con estribos de 12 mm, el recubrimiento

de hormigón para los estribos debería

ser de 40 mm con tolerancia de ± 13

mm. Si el refuerzo fue colocado a la

mínima tolerancia en dos direcciones

se vería como en la fig. 8, pero podría

ser colocado a la mínima tolerancia en

cualquiera de las 4 direcciones con lo

que la nube de tolerancias de

colocación aparecería como en la fig. 9.

En ambos casos, el resultado es

completamente diferente a lo que se

puede haber tenido en mente durante el

diseño.

En el segundo ejemplo (fig. 10), tenemos un muro de 350 mm

de espesor reforzado con barras verticales de 25 mm,

colocadas cada 300 mm en cada cara, y barras horizontales de

12 mm colocadas a 300 mm en cada cara. El recubrimiento de

la cara externa es de 40 mm y la interna es de 20 mm.

La tolerancia del recubrimiento para las barras en la cara

externa es ± 13 mm. Para la cara interna la reducción máxima

está limitada a 1/3 del recubrimiento especificado, lo que da

tolerancias de +12 mm –6mm. De esta forma el recubrimiento

de la cara exterior podría reducirse a sólo 25 mm y en la cara

interior a 14 mm (fig. 11).

Si se considera que cada una de las barras verticales y

horizontales podría ser colocada a 75 mm de su ubicación

designada, la nube de tolerancias en el muro se vería como en

la fig. 12.

En esta ocasión, mostraremos el efecto de

las tolerancias de moldaje y de fabricación

de las barras de acero.

Tolerancias en Moldajes ayudan a la Constructabilidad

Las tolerancias para moldajes se encuentran en ACI

117-90, sección 4. Estas tolerancias para las

dimensiones transversales de elementos colocados en

obra varían con la dimensión global, como lo muestra la

tabla a continuación.

Usando como ejemplo la columna de 350 x 350 mm, la

tolerancia será +13 mm o -10 mm. Ignorando la alineación

vertical, esta produce la nube de tolerancia de moldaje en una

columna con dimensiones aceptables entre 363 x 363 mm y 340

x 340 mm (fig.1).

Considerando 40 mm de

recubrimiento, el ancho de los

estribos es 270 mm. Combinando las

dimensiones de amarra máximas

aceptables con las dimensiones de

columna mínimas aceptables se

produce la configuración mostrada

en la fig.2. Con la jaula de refuerzo

centrada, el valor de recubrimiento se

reduce de 40 mm a 30 mm sobre los 4

lados. Recordando que las

tolerancias de colocación permiten al

recubrimiento disminuir hasta quedar

en 25 mm como mínimo, la jaula debe

ser colocada dentro de ±5 mm del

centro de la columna en ambas

direcciones para resolver los

requisitos de tolerancia.

Considerando la rectitud de las

barras y la rectitud de los moldes,

esto podría ser muy dificultoso de

hacer para el contratista.

Para nuestro ejemplo de muro de 350 mm de espesor, vemos que la

situación es algo diferente porque no hay tolerancias de estribos con

que lidiar; pero surgen otros temas que deben ser abordados.

En la fig. 3, se observa que la tolerancia de moldaje para el espesor

del muro permite que éste pueda tener entre 363 y 340 mm de

espesor. Las tolerancias de colocación de refuerzo permiten que el

recubrimiento especificado de 40 mm para la cara exterior tenga entre

25 y 50 mm; y al recubrimiento especificado de 20 mm sobre la cara

interior, entre 13 y 32 mm. En la fig.4 se ve el espesor mínimo de muro

combinado con el recubrimiento máximo de la cara exterior reforzada.

En esta situación, la profundidad efectiva original de 300 mm para

las barras verticales de 25 mm sobre la cara exterior, ha

disminuido a solo 280 mm.

Suponiendo que tenemos un hormigón de 28 MPa de resistencia

y refuerzo de 420 MPa, esta reducción en la altura útil produciría

una reducción en la capacidad nominal de momento de 7,7%,

debida solamente a las tolerancias de moldaje y colocación. El

efecto de la resistencia a momento sería aún más drástico en

muros más delgados. Para protegerse de este problema, la norma

ACI 318-05, sección 7.5.2.1 coloca una tolerancia especial sobre la

altura útil “d” de ±10 mm, para “d” =200 mm y de ±13 mm para

“d”>200 mm. Estas tolerancias del ACI producirían una reducción

de 4,4% en la resistencia nominal a momento para el ejemplo de

muro considerado aquí; sin embargo, se debería tener en cuenta

que la altura útil generalmente no es controlada en terreno. La

colocación de las barras y el chequeo de las tolerancias se hace

en relación a las superficies de los moldes.

Tolerancias en Barras de Acero

Es difícil y caro fabricar el acero y el moldaje con dimensiones

demasiado precisas, las barras se tienen que colocar evitando

conflictos con elementos que no pueden ser movidos, tales como

aberturas e insertos embebido. En estos casos, para hacer la

construcción físicamente posible y económicamente práctica, son

necesarias las tolerancias de colocación, como las de fabricación y

de moldaje.

Además de la interacción normal de tolerancias en la obra, se usan

a veces tolerancias para evitar conflictos. Por ejemplo, para

simplificar la construcción con moldajes, las vigas son diseñadas

generalmente de la misma altura. Los planos de estructuras deben

mostrar cómo evitar el cruce de barras de refuerzo de las vigas en

las secciones comunes (fig 5) para evitar problemas de

constructabilidad.

En ese caso, es posible detallar los estribos de la viga principal a la

máxima dimensión vertical y los estribos de las otras vigas a la

dimensión mínima vertical. Si bien esto no elimina por completo el

conflicto, lo puede mitigar en forma significativa. Por supuesto, al

detallar se debe destacar estas dimensiones como críticas y el

constructor debe tener especial cuidado en fabricar el estribo

meticulosamente a las dimensiones detalladas (no serían

aceptables las tolerancias de fabricación normales).

Como se aprecia, es imprescindible considerar junto a las

dimensiones especificadas en los planos, las respectivas

tolerancias.

Esto es válido tanto para el diseño como para la

construcción, pues permite acotar las diferencias

esperadas, respecto a lo especificado en el proyecto, y por

lo tanto proveer seguridad a la estructura y al mismo tiempo

brindar la flexibilidad necesaria para tomar en cuenta las

variabilidades inherentes a cualquier proceso constructivo.